变质岩地区拱坝建基岩体质量综合分级及建基面选择研究——以引汉济渭工程三河口水库为例

摘要

三河口水利枢纽为引汉济渭工程的两个水源之一,是整个调水工程的调蓄中枢。坝址区基岩主要为志留系下统梅子垭组变质砂岩段变质砂岩、结晶灰岩,坝址河谷呈对称“V”字型。拦河大坝初选为混凝土拱坝,最大坝高145m。拱坝在安全性及经济性方面较其它坝型有较大优势,但该坝型坝体对建基面的选择要求也更为苛刻。主要表现为要详尽的查明坝基、坝肩的工程地质特征,并进一步开展风化特征、岩体结构、岩体质量分级等研究,准确获得岩体物理力学参数,合理地进行岩体质量评价分级,为建基面的选择及拱坝设计提供重要依据。而以往国内外建基岩体研究的成果不能直接适用于三河口水库坝址区变质岩建基岩体,因此必须根据三河口水库建基岩体的特征建立独有的研究方案。本研究主要内容如下:
　　(1)在对平硐岩体纵波波速与硐深的关系进行分析的基础上,结合波速比、完整性系数等定量指标,根据现行规范,结合平硐的现场调查资料,对坝肩、坝基进行岩体风化程度的划分,确定了不同风化程度岩体的厚度。
　　(2)在对结构面发育特征、结构面间距随硐深的变化、结构面分级以及结构面的充填情况等进行研究的基础上,采用结构面间距、完整性系数、RQD等定量指标,结合水利水电工程地质勘察规范,建立了三河口拱坝坝址区岩体结构分类标准,对坝址区岩体进行岩体结构分类。并进行了三条坝线的比选。
　　(3)在对三河口坝址区岩体工程地质特征进行综合分析的基础上,选取变形模量、纵波波速、完整性系数、岩体抗剪强度指标、岩体结构类型代表性指标,建立了三河口坝址区岩体质量分级标准。采用BQ分级标准、水利水电工程地质勘察规范及本文建立的分级标准对三河口坝址区岩体进行分类,通过对比分析综合确定岩体的质量分级结果。
　　(4)通过分析高拱坝对岩体承载力、变形能力及抗剪强度等力学特性的要求。采用拱梁分载法、有限元法对三河口拱坝拱端应力进行了分析,并选取控制性指标建立了三河口拱坝建基面选择的量化标准,最终确定了三河口拱坝建基面界限。

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1 前言

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容及创新点

1.4 论文的研究技术路线

2 研究区地质背景

2.1 区域地质背景

2.2 坝址区工程地质条件

3 建基岩体风化特征研究

3.1 建基岩体风化特征概述

3.2 岩体风化指标选取

3.3 两岸坝肩岩体风化带划分

3.4 坝基岩体风化带划分

3.5 本章小结

4 建基岩体结构研究

4.1 建基岩体结构分级概述

4.2 三河口建基岩体结构面分级

4.3 坝址区Ⅱ~Ⅳ级断层结构面特征

4.4 坝址区Ⅴ级硬性结构面特征

4.5 坝肩及坝基岩体结构分类

4.6 本章小结

5 坝址区建基岩体质量分级研究

5.1 国内外岩体质量分级概况

5.2 三河口水库建基（肩）岩体质量分级指标选择及分类标准

5.3 三河口水库建基岩体质量分级研究

5.4 本章小结

6 三河口拱坝建基面选择

6.1 建基面选择的基本依据及要求

6.2 三河口拱坝建基面选择标准的确定

6.3 三河口拱坝建基面的选择

6.4 本章小结

7 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢